施升濤

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦 ）

1 供水系統(tǒng)堵塞分析

Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)工作用水來(lái)自地表沉淀池，井下每個(gè)生產(chǎn)中段的廢水經(jīng)泄水孔向下匯集在礦井底部的中心沉淀池，沉淀過(guò)濾后由井下水泵將中心沉淀池的水輸送到地表沉淀池，廢水在地表沉淀池再次過(guò)濾后，由地表水泵輸送到井下各個(gè)生產(chǎn)中段，供生產(chǎn)使用，通過(guò)這種方式循環(huán)使用生產(chǎn)水。

盡管生產(chǎn)用水分別在井下和地表經(jīng)過(guò)沉淀及過(guò)濾，但供水源內(nèi)仍含有大量泥沙、礦漿和木屑等雜質(zhì)。國(guó)外礦山生產(chǎn)中，對(duì)供水源的水質(zhì)要求很高，水中存在泥沙、礦漿和木屑等雜質(zhì)是絕對(duì)不允許的，這也是Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)供水系統(tǒng)時(shí)選用圓筒式網(wǎng)式過(guò)濾器的重要原因。

2 供水系統(tǒng)堵塞后果分析

在設(shè)備正常工作中，供水系統(tǒng)的主要作用：

（1）沖洗炮孔中被釬頭破碎的碎石，使之及時(shí)沖出炮孔；（2）對(duì)工作中的鑿巖機(jī)和釬桿進(jìn)行降溫；（3）通過(guò)水冷卻器對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行降溫。

受井下供水系統(tǒng)水質(zhì)差和鑿巖臺(tái)車(chē)供水系統(tǒng)圓筒式網(wǎng)式過(guò)濾器過(guò)濾面積小等因素的制約，實(shí)際工作中，圓筒式網(wǎng)式過(guò)濾器濾網(wǎng)經(jīng)常會(huì)堵塞，而且被堵塞的頻率非常高，一個(gè)工作班次嚴(yán)重時(shí)會(huì)被堵塞十多次，給鑿巖臺(tái)車(chē)帶來(lái)嚴(yán)重后果：（1）鑿巖作業(yè)時(shí)，釬桿打干眼，炮孔中的碎石不能排出，造成釬桿卡在炮孔內(nèi)；（2）鑿巖機(jī)內(nèi)部零件迅速升溫，影響正常使用壽命；（3）液壓系統(tǒng)快速升溫，系統(tǒng)泄漏量增加，液壓油和液壓泵的正常使用壽命縮短。

考慮到礦山生產(chǎn)環(huán)境惡劣，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)徹底改善并解決井下供水系統(tǒng)水質(zhì)差的現(xiàn)狀，鑒于鑿巖臺(tái)車(chē)供水系統(tǒng)在鑿巖作業(yè)時(shí)的重要性，對(duì)鑿巖臺(tái)車(chē)自身的供水系統(tǒng)進(jìn)行分析，以便解決上述問(wèn)題，提高Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)在這種環(huán)境下的作業(yè)效率。

3 供水系統(tǒng)過(guò)濾器改進(jìn)對(duì)比分析

井下供水系統(tǒng)水質(zhì)差的問(wèn)題短時(shí)間內(nèi)不能得到改善和解決，只能針對(duì)鑿巖臺(tái)車(chē)供水系統(tǒng)圓筒式網(wǎng)式過(guò)濾器過(guò)濾效果差這一實(shí)際問(wèn)題，結(jié)合生產(chǎn)及設(shè)備實(shí)際，提出兩種解決方案。

3.1 方案一

在流量一定的情況下，減小過(guò)水?dāng)嗝婷娣e可增加斷面平均流速，改善沖洗效率。同時(shí)，為防止因?yàn)V網(wǎng)面積變化影響過(guò)濾，提出優(yōu)化原網(wǎng)式過(guò)濾器的方案，在保持進(jìn)水管、出水管、排污管直徑、濾網(wǎng)面積不變的情況下，將濾網(wǎng)做成漸縮式，殼體也做成漸縮式。將濾網(wǎng)做成漸縮式，濾網(wǎng)面積會(huì)縮小，為了保證濾網(wǎng)總面積不變，適當(dāng)加長(zhǎng)罐體和濾網(wǎng)。

進(jìn)水管、出水管直徑均為0.25m；排污管直徑為0.075m。其中L為罐體和濾網(wǎng)的長(zhǎng)度；D1和D2分別為罐體前端、末端直徑；d1和d2分別為濾網(wǎng)前端、末端直徑。

圓筒式和漸縮式網(wǎng)式過(guò)濾器的具體尺寸，見(jiàn)表1。由表1可知，漸縮式濾網(wǎng)長(zhǎng)度比圓筒式濾網(wǎng)長(zhǎng)90mm；漸縮式濾網(wǎng)面積與圓筒式濾網(wǎng)面積相差0.16%，可忽略不計(jì)，漸縮式罐體面積比圓筒式大2.64%。

表1 兩種過(guò)濾器的具體尺寸

3.2 方案二

旋流器的基本原理是將具有一定密度差的液-液、液-固、液-氣等兩相或多相混合物在離心力的作用下進(jìn)行分離。將混合液以一定的壓力切向進(jìn)入旋流器，在圓柱腔內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)。混合物中密度大的組分在旋流場(chǎng)的作用下同時(shí)沿軸向向下運(yùn)動(dòng)，沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)錐體段沿器壁向下運(yùn)動(dòng)，并由底流口排出，這樣就形成了外旋渦流場(chǎng)；密度小的組分向中心軸線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)，并在軸線(xiàn)中心形成一向上運(yùn)動(dòng)的內(nèi)渦旋，然后由溢流口排出，這樣就達(dá)到了兩相分離的目的。

在鑿巖臺(tái)車(chē)圓筒式網(wǎng)式過(guò)濾器前加裝水力旋流器，具體由旋流室、內(nèi)濾芯、濾芯座、進(jìn)水口、出水口、排污口六部分組成。利用離心沉降原理，將進(jìn)入水力旋流器的水，盡可能充分地形成旋流，通過(guò)內(nèi)濾芯，將雜質(zhì)從中分離出來(lái)，干凈的水由出水口進(jìn)入供水系統(tǒng)，分離出的雜質(zhì)，經(jīng)沉淀從過(guò)濾器底部的排污口排出，組成如下。（1）旋流室，用φ190×φ580mm，壁厚5mm的不銹鋼板制作，上、下兩端用厚度160mm的不銹鋼板焊接緊固，形成一封閉空腔。（2）內(nèi)濾芯，用ASJK-16礦用坑內(nèi)卡車(chē)的空氣濾芯內(nèi)置ST-3.5鏟運(yùn)機(jī)的液壓油濾芯共同制作而成。（3）濾芯座，用φ16×φ480mm的螺紋鋼焊接于旋流室出水口一側(cè)，用于緊固濾芯。（4）進(jìn)水口，用φ20×φ50mm鍍鋅管焊接制作。（5）出水口，用φ20×φ150mm鍍鋅管外加油管彎頭組合制作，方便管路接入工作系統(tǒng)。（6）排污口，用φ20×φ100mm鍍鋅管外加φ20mm的球閥組合制作。

3.3 方案對(duì)比

在5臺(tái)Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)上進(jìn)行方案一的應(yīng)用，在5臺(tái)Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)上進(jìn)行方案二的應(yīng)用，在5臺(tái)Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)上不做任何改變，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并分析，見(jiàn)表2。

表2 供水系統(tǒng)過(guò)濾器堵塞時(shí)間表

表2得出，方案一比不做改變，單臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)每月供水系統(tǒng)過(guò)濾器堵塞平均故障時(shí)間降低7.15h。方案二比不做改變，單臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)每月供水系統(tǒng)過(guò)濾器堵塞平均故障時(shí)間降低24.4h。方案二比方案一，單臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)每月供水系統(tǒng)水過(guò)濾器堵塞平均故障時(shí)間降低17.25h。因此，在鑿巖臺(tái)車(chē)供水系統(tǒng)加裝水力旋流器，能有效解決供水系統(tǒng)過(guò)濾器的堵塞問(wèn)題，確保設(shè)備正常工作，提高臺(tái)效。

4 供水系統(tǒng)水泵國(guó)產(chǎn)化分析

Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)使用的水泵為進(jìn)口葉片泵，該泵對(duì)水質(zhì)要求極高，對(duì)供水系統(tǒng)增設(shè)水力旋流器后，水質(zhì)仍不能達(dá)到進(jìn)口葉片泵的使用要求，通過(guò)跟蹤設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，發(fā)現(xiàn)井下生產(chǎn)系統(tǒng)的供水壓力為3bar，Boomer281全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)規(guī)定的供水工作壓力為6bar，因此，設(shè)備對(duì)水泵增壓能力的要求并非很高，通過(guò)安裝尺寸及工作參數(shù)的對(duì)比，決定選用1臺(tái)管道增壓泵進(jìn)行安裝試驗(yàn)。

（1）兩種水泵的結(jié)構(gòu)及性能對(duì)比。

管道增壓泵的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)泵一體化，體積小，立式結(jié)構(gòu)具有安裝占地小，運(yùn)行平穩(wěn)，安裝無(wú)需調(diào)整；②泵與電機(jī)同軸，軸向尺寸短，使泵運(yùn)行更加平穩(wěn)，噪聲低；③進(jìn)出口設(shè)計(jì)成規(guī)格相同的法蘭，且位于同一中心線(xiàn)，可像閥門(mén)一樣安裝在管路上，中心低，便于管道布置，安裝方便；④市場(chǎng)價(jià)格便宜，購(gòu)買(mǎi)方便，供貨周期短；⑤對(duì)水質(zhì)要求低。

進(jìn)口葉片泵的特點(diǎn)：①運(yùn)行效率高，節(jié)約能源，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)很大的節(jié)能效益；②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠、振動(dòng)小、噪音低、維修費(fèi)方便；③體積小，質(zhì)量低；④密封性能可靠；⑤市場(chǎng)價(jià)昂貴，供貨周期長(zhǎng)；⑥對(duì)水質(zhì)要求高。

表3 管道增壓泵與葉片泵更換記錄表

（2）通過(guò)在5臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)上分別安裝管道增壓泵與葉片泵，經(jīng)過(guò)一年的使用，具體更換記錄，見(jiàn)表3。

通過(guò)更換記錄表，可直觀地看出，單臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)管道增壓泵的年均消耗量要比葉片泵的年均消耗量少3.6臺(tái)，在供貨時(shí)間及成本消耗方面，使用管道增壓泵的效果要遠(yuǎn)高于使用葉片泵的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)方案對(duì)比，得出加裝水力旋流器，單臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)每月供水系統(tǒng)水過(guò)濾器堵塞平均故障時(shí)間降低17.25小時(shí)。比不作改變之前，單臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)每月供水系統(tǒng)過(guò)濾器堵塞平均故障時(shí)間降低24.4小時(shí)，因此，在鑿巖臺(tái)車(chē)供水系統(tǒng)加裝水力旋流器能有效解決供水系統(tǒng)過(guò)濾器堵塞的問(wèn)題。單臺(tái)鑿巖臺(tái)車(chē)管道增壓泵的年均消耗量要比葉片泵的年均消耗量少3.6臺(tái)，在供貨時(shí)間及成本消耗方面，使用管道增壓泵的效果要遠(yuǎn)高于使用葉片泵的效果，真正實(shí)現(xiàn)降本增效。